RU2457270C1 - Способ модифицирования никелевых сплавов - Google Patents
Способ модифицирования никелевых сплавов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2457270C1 RU2457270C1 RU2010148239/02A RU2010148239A RU2457270C1 RU 2457270 C1 RU2457270 C1 RU 2457270C1 RU 2010148239/02 A RU2010148239/02 A RU 2010148239/02A RU 2010148239 A RU2010148239 A RU 2010148239A RU 2457270 C1 RU2457270 C1 RU 2457270C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- melt
- molten metal
- particles
- modifier
- density
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к металлургии, в частности к модифицированию никелевых сплавов ультрадисперсными порошками тугоплавких соединений. Способ включает введение в расплав модификатора, содержащего ультрадисперсные тугоплавкие частицы карбонитрида титана и частицы титана, хрома, молибдена, вольфрама, ниобия, алюминия, никеля и марганца. Модификатор вводят в расплав, нагретый до 1480-1600°C, в виде брикета с плотностью 1,05-1,2 от плотности расплава и пористостью 1,0-5,0 об.%. Изобретение позволяет вводить модификатор в расплав без значительных изменений конструкции плавильно-заливочного оборудования, обеспечивает равномерность распределения тугоплавких частиц по объему расплава и предотвращает растворение, коагуляцию и всплытие тугоплавких частиц, что позволяет получить сплав с высокими прочностными характеристиками и мелкозернистой однородной структурой. 1 пр., 1 табл.
Description
Изобретение относится к литейному производству, в частности к модифицированию никелевых сплавов ультрадисперсными тугоплавкими частицами карбидонитрида титана.
Обзор предшествующего уровня техники показал, что известны способы обработки никелевых сплавов модификаторами в жидком состоянии, например щелочноземельными металлами или редкоземельными элементами, при которой в металлический расплав при заданных условиях вводят модифицирующие элементы, после чего осуществляют разливку расплава (а.с. СССР 369162 A1, C22C 1/03, 01.01.1973 и а.с. СССР 320340 A1, B22D 21/00, 01.01.1971 соответственно).
Также из уровня техники известен способ получения отливок, в котором брикет модификатора, содержащий никель, хром и молибден, вводят в расплав, находящийся при температуре 1900°C, за 3-5 минут до слива расплава в изложницу для обеспечения равномерности распределения добавок в сплаве (патент РФ 2337167 C2, 27.10.2008).
Основным препятствием для прямого введения дисперсных синтетических тугоплавких частиц в металлические расплавы являются высокие значения поверхностных натяжений расплавов и наличие загрязнений на поверхности порошков. В то же время практический интерес представляет другой метод модифицирования, который заключается в введении тугоплавких частиц в жидкий металл в виде брикета. Данный метод наиболее целесообразно применять при значительных объемах модифицируемого металла.
В качестве наиболее близкого аналога данного изобретения может быть получение монокристальной отливки, при котором расплав никелевого сплава подвергают модифицированию смесью ультрадисперсных порошков тугоплавкого соединения, такого как карбиды, и/или нитриды, и/или карбонитриды, и/или оксикарбонитриды титана или ниобия, и одного из металлов, образующих с ним устойчивые химические соединения, в количестве не более 0,1% от массы обрабатываемого расплава, затем расплав заливают в литейную форму, нагретую до температуры выше температуры ликвидуса сплава, и проводят направленную кристаллизацию (патент РФ 2068317 C1, B22D 27/04, 27.10.1996). Полученные монокристальные отливки обладают высокими механическими и служебными свойствами и могут быть использованы при изготовлении турбинных лопаток.
Задача, решаемая в результате реализации заявленного изобретения, заключается в разработке технологии введения модификатора в жидкий металл с учетом технологических и технических требований существующего процесса изготовления отливок.
Технический результат - создание простого способа введения модификатора без значительных изменений конструкции плавильно-заливочного оборудования, обеспечение равномерности распределения тугоплавких частиц по объему расплава и предотвращение растворения, коагуляции и всплывания тугоплавких частиц, что повлечет за собой получение сплава с высокими прочностными характеристиками и мелкозернистой однородной структурой.
Технический результат достигается тем, что в способе модифицирования никелевых сплавов осуществляют введение в расплав модификатора, содержащего ультрадисперсные тугоплавкие частицы карбонитрида титана и частицы титана, хрома, молибдена, вольфрама, ниобия, алюминия, никеля и марганца, причем модификатор вводят в расплав, нагретый до 1480-1600°C, в виде брикета с плотностью 1,05-1,2 от плотности расплава и пористостью 1,0-5,0 об.%.
Количество содержащихся в модификаторе частиц металлов определено из условия протекания экзотермической реакции, а именно теплового эффекта реакции, который обеспечивает самораспространяющийся фронт реакции и послойное отделение частиц модификатора, и их диффузию в объем расплава. При содержании частиц металлов ниже 60 мас.% тепловой эффект реакции не достаточен для создания в порах брикета давления, достаточного для равномерного распределения частиц модификатора, а превышение 80 мас.% приведет к спеканию частиц модификатора.
Плотность брикета обусловлена необходимостью равномерного распределения модификатора по объему расплава, причем плотность брикета ниже 1,05 от плотности расплава препятствует погружению брикета в расплав и способствует концентрированию модификатора в верхней части расплава. Превышение плотности в 1,2 от плотности расплава приводит к быстрому погружению брикета в расплав и скапливанию модификатора и нижней части расплава.
Для обеспечения равномерного отделения частиц модификатора друг от друга в результате протекания экзотермической реакции по мере погружения в расплав брикет имеет пористость от 1 до 5 об.%. Пористость менее 1 об.% препятствует отделению частиц модификатора друг от друга, а более 5 об.% приводит к распаду брикета в верхней части расплава и загрязнению модификатора газовыми примесями. При попадании в жидкий металл брикет начинает нагреваться и содержащиеся в нем легкоплавкие элементы начинают выделять газы при СВС процессах, которые сначала попадают в поры брикета, где создают в дальнейшем большое и избыточное давление, в результате дальнейшего нагрева брикета и за счет этих сил (газа) происходит разрушение брикета на большое количество составляющих, которые в результате СВС процессов получают большую кинетическую энергию и равномерно разлетаются во все стороны по объему жидкого металла.
Температура нагрева расплава 1480-1600°C усиливает эффект модифицирования в 1,3-1,8 раз и обеспечивает выделение карбидов в компактной форме и измельчение макроструктуры, при этом при температуре выше 1600°C эффект измельчения макроструктуры практически полностью исчезает.
Пример. Порошки компонентов модификатора с заданными размерами частиц смешивают в следующем соотношении, мас.%: 2,5 ультрадисперсные тугоплавкие частицы карбонитрида титана; и добавленные частицы: 20 титана, 1,5 хрома, 10 молибдена, 10 вольфрама, 10 ниобия, 35 алюминия, 10 никеля, 1 марганца. Из полученной смеси формируют брикет путем прессования при 20-50 МПа и спекания при температуре 850-900°C в вакууме в течение 30 мин. Брикет имеет плотность 1,1 от плотности расплава сплава и пористость порядка 3 об.%.
Модификатор вводят в расплав, нагретый до температуры 1480°C. Наибольшее измельчение зерна достигается в течение 3-5 минут после ввода модификатора в расплав. Отливку никелевого сплава с модифицированной макро- и микроструктурой получают путем электрошлакового литья.
Модифицирование позволяет получить никелевый сплав с однородной дендритной структурой с размером макрозерна 0,5-1,5 мм, содержащей глобулярные карбиды с размером 4-8 мкм.
Таблица 1 Физико-механические свойства сплава ЖС6-У |
|||
Объект исследования | Временное сопротивление разрыву, σв, МПа | Форма карбидов | Средний размер зерна, мм |
Сплав по прототипу | 855 | глобулярная | 3-5 |
Сплав, модифицированный TiCN | 1100 | глобулярная | 0,5-1,5 |
Таким образом, модифицирование никелевых сплавов ультрадисперсными тугоплавкими частицами карбидонитрида титана по предложенной технологии обеспечивает увеличение дисперсности структуры, снижение дендритной ликвации и возрастание механических и эксплуатационных свойств сплава.
Claims (1)
- Способ модифицирования никелевых сплавов, включающий введение в расплав модификатора, содержащего ультрадисперсные тугоплавкие частицы карбонитрида титана, отличающийся тем, что используют модификатор, дополнительно содержащий частицы титана, хрома, молибдена, вольфрама, ниобия, алюминия, никеля и марганца, причем модификатор вводят в расплав, нагретый до 1480-1600°C, в виде брикета с плотностью 1,05-1,2 от плотности расплава и пористостью 1,0-5,0 об.%.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010148239/02A RU2457270C1 (ru) | 2010-11-26 | 2010-11-26 | Способ модифицирования никелевых сплавов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010148239/02A RU2457270C1 (ru) | 2010-11-26 | 2010-11-26 | Способ модифицирования никелевых сплавов |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010148239A RU2010148239A (ru) | 2012-06-10 |
RU2457270C1 true RU2457270C1 (ru) | 2012-07-27 |
Family
ID=46679378
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010148239/02A RU2457270C1 (ru) | 2010-11-26 | 2010-11-26 | Способ модифицирования никелевых сплавов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2457270C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2762442C1 (ru) * | 2021-04-13 | 2021-12-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ)» | Способ модифицирования жаропрочных никельхромовых сплавов |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3030206A (en) * | 1959-02-17 | 1962-04-17 | Gen Motors Corp | High temperature chromiummolybdenum alloy |
CH602330A5 (ru) * | 1976-08-26 | 1978-07-31 | Bbc Brown Boveri & Cie | |
SU1497260A1 (ru) * | 1987-12-01 | 1989-07-30 | Омский политехнический институт | Модификатор дл стали |
RU2068317C1 (ru) * | 1990-08-20 | 1996-10-27 | Омский политехнический институт | Способ получения монокристальных отливок |
RU2337167C2 (ru) * | 2006-08-24 | 2008-10-27 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Модификатор |
-
2010
- 2010-11-26 RU RU2010148239/02A patent/RU2457270C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3030206A (en) * | 1959-02-17 | 1962-04-17 | Gen Motors Corp | High temperature chromiummolybdenum alloy |
CH602330A5 (ru) * | 1976-08-26 | 1978-07-31 | Bbc Brown Boveri & Cie | |
SU1497260A1 (ru) * | 1987-12-01 | 1989-07-30 | Омский политехнический институт | Модификатор дл стали |
RU2068317C1 (ru) * | 1990-08-20 | 1996-10-27 | Омский политехнический институт | Способ получения монокристальных отливок |
RU2337167C2 (ru) * | 2006-08-24 | 2008-10-27 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Модификатор |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2762442C1 (ru) * | 2021-04-13 | 2021-12-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ)» | Способ модифицирования жаропрочных никельхромовых сплавов |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010148239A (ru) | 2012-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Chung et al. | A study on semisolid processing of A356 aluminum alloy through vacuum-assisted electromagnetic stirring | |
Lu et al. | Combining Sr and Na additions in hypoeutectic Al–Si foundry alloys | |
JP5861254B2 (ja) | アルミニウム合金製鋳物およびその製造方法 | |
Alhawari et al. | Microstructural evolution during semisolid processing of Al–Si–Cu alloy with different Mg contents | |
StJohn et al. | Solidification of cast magnesium alloys | |
EP2885437B1 (en) | Al-nb-b master alloy for grain refining | |
Ridvan et al. | Influence of T6 heat treatment on A356 and A380 aluminium alloys manufactured by thixoforging combined with low superheat casting | |
Samuel et al. | A metallographic study of grain refining of Sr-modified 356 alloy | |
He et al. | Microstructural characteristics and densification behavior of high-Nb TiAl powder produced by plasma rotating electrode process | |
Qin et al. | Microstructure evolution of in situ Mg2Si/Al–Si–Cu composite in semisolid remelting processing | |
Finkelstein et al. | Microstructures, mechanical properties ingot AlSi7Fe1 after blowing oxygen through melt | |
Chandra et al. | Brittle failure of hypereutectic Al–Si alloy component | |
JP2013518178A (ja) | 微粒子アルミニウムマトリックスを含むナノ複合物と同複合物を生産するプロセス | |
Choudhary et al. | Microstructure and mechanical properties of Al-Si alloys processed by strain induced melt activation | |
RU2457270C1 (ru) | Способ модифицирования никелевых сплавов | |
RU2432411C1 (ru) | Способ получения алюминиево-кремниевого сплава | |
RU2632365C1 (ru) | Способ модифицирования жаропрочных никелевых сплавов | |
Chen et al. | Microstructure and mechanical properties of AZ91-Ca magnesium alloy cast by different processes | |
Puparattanapong et al. | Effect of scandium on porosity formation in Al–6Si–0.3 Mg alloys | |
Stunová | Strontium As a structure modifier for non-binary Al–Si Alloy | |
Sumida et al. | Solidification microstructure, thermal properties and hardness of magnesium alloy 20 mass% Gd added AZ91D | |
Hashemi et al. | Microstructure and tensile properties of squeeze cast Al–Zn–Mg–Cu alloy | |
JP6768677B2 (ja) | 低ケイ素アルミニウム合金で作られた部品を得る方法 | |
Çolak et al. | Taguchi approach for optimization of parameters that effect grain size of cast A357 alloy | |
RU2762442C1 (ru) | Способ модифицирования жаропрочных никельхромовых сплавов |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141127 |